Arbeitsraum

Der Arbeitsraum eines Roboters ist das dreidimensionale Volumen im Raum, das jeder Teil des Roboters durch Bewegung seiner Gelenke über deren gesamten Bewegungsbereich erreichen kann. Bei einem Industrieroboterarm ist dies die Grenze aller Positionen, die der Endeffektor (Werkzeug oder Greifer) erreichen kann, wenn jedes Gelenk in alle Richtungen bis an seine Grenze fährt. Form und Größe des Arbeitsraums hängen vollständig vom kinematischen Design des Roboters ab: Armlänge, Anzahl der Gelenke und Bewegungsgrenzen der Gelenke.

Der Arbeitsraum hat selten eine einfache Form. Ein sechsachsiger Roboterarm erzeugt typischerweise einen Arbeitsraum, der ungefähr wie eine Kugel mit ausgeschnittenen Teilen aussieht, weil einige Gelenkkombinationen andere physisch blockieren oder den Arm in Singularitäten bringen, wo er sich nicht flüssig bewegen kann. Einige Bereiche in der Nähe der Roboterbasis sind unerreichbar, weil sich der Arm selbst überlagert. Umgekehrt erfordert das Erreichen von weit entfernten Ecken des Arbeitsraums oft, dass sich der Arm Singularitäten nähert, wo kleine Bewegungen des Endeffektor große, ruckartige Bewegungen der Gelenke verursachen.

Das Verständnis des Arbeitsraums ist für die Zellplanung unverzichtbar. Ausrüstung, Teilebehälter und Fertigwaren müssen innerhalb des Arbeitsraums positioniert werden, damit der Roboter sie handhaben kann, ohne den Roboter selbst zu verstellen oder auf externe Positionierer angewiesen zu sein. Wenn eine Aufgabe den Zugriff auf Punkte außerhalb des natürlichen Arbeitsraums erfordert, muss die Arbeit durch Förderer, Vorrichtungen oder Drehteller zum Roboter gebracht werden. Die Katalogspezifikationen eines Roboters enthalten immer die Abmessungen des Arbeitsraums, oft dargestellt als maximale Reichweite (normalerweise gemessen von der Roboterbasis) und Höhenbereich.

Der praktische Arbeitsraum ist kleiner als die theoretische maximale Reichweite. Die Tragfähigkeit sinkt an der Grenze des Arbeitsraums oft deutlich ab, weil der Arm vollständig ausgefahren ist und jede Last ein Drehmoment an den Gelenken erzeugt. Darüber hinaus verringern Montagehöhe, Kabelführung und benachbarte Hindernisse (Wände, Maschinen, Arbeiter) den nutzbaren Arbeitsraum auf dem Fabrikgelände. Ein sicherer Betrieb erfordert eine Pufferzone um Hindernisse herum; ein Programmierer berücksichtigt dies bei der Planung von Bewegungsbahnen.

Verschiedene Robotertypen haben deutlich unterschiedliche Arbeitsr äume. Ein Delta-Roboter (drei parallel bewegte Arme) hat einen kuppelförmigen Arbeitsraum, der sich für schnelles Greifen auf kleinem Platz eignet. Ein SCARA-Arm hat einen zylindrischen Arbeitsraum, der sich für Tischkonfektionierung eignet. Gelenkige Arme haben ungefähr kugelförmige Arbeitsr äume, aber mit erheblichen Totbereichen in der Nähe der Basis. Die Wahl des richtigen Robotertyps für eine Aufgabe bedeutet, die Geometrie der Aufgabe an die Geometrie des Arbeitsraums anzupassen.